DE102005032141B4 - Method and device for determining the irradiation field strength in an aircraft - Google Patents
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Abstract
Verfahren
zum Bestimmen der Einstrahlungsfeldstärke in einem Flugzeug und der
Beeinflussung eines elektrischen Systems in dem Flugzeug mit Kabeln
(6) zwischen einer Außenhaut
(2) und einer Innenverkleidung (3) des Flugzeugrumpfes (1) zum Übertragen
von Signalen innerhalb des Flugzeugs mit den Schritten:
• entweder
Einkoppeln eines vorgegebenen Sendesignals in wenigstens eine Leckleitung
(7) zwischen der Außenhaut (2)
und der Innenverkleidung (3) des Flugzeugrumpfes (1) und Empfangen
des von der Leckleitung abgestrahlten Empfangssignals mit einem
Empfänger
(10, 10a),
• oder
Senden eines vorgegebenen Sendesignals durch einen Sender (8) und
Auskoppeln des Empfangssignals aus der Leckleitung (7) und
Vergleichen
der Amplituden des Sendesignals und des Empfangssignals.Method for determining the irradiation field strength in an aircraft and influencing an electrical system in the aircraft with cables (6) between an outer skin (2) and an inner lining (3) of the aircraft fuselage (1) for transmitting signals within the aircraft, comprising the steps:
Either coupling a predetermined transmission signal into at least one leakage line (7) between the outer skin (2) and the inner lining (3) of the aircraft fuselage (1) and receiving the received signal emitted by the leakage line with a receiver (10, 10a),
• or transmitting a predetermined transmission signal by a transmitter (8) and decoupling the received signal from the leakage line (7) and
Comparing the amplitudes of the transmission signal and the reception signal.
Description
Die Erfindung betrifft den Schutz eines elektrischen Übertragungssystems bzw. der durch ein solches Übertragungssystem miteinander verbundenen elektronischen Komponenten in einem Flugzeug vor elektromagnetischer Einstrahlung. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Bestimmen der Einstrahlungsfeldstärke in einem Flugzeug nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 bzw. Anspruch 3.The The invention relates to the protection of an electrical transmission system or by such a transmission system interconnected electronic components in an aircraft electromagnetic radiation. In particular, the invention relates a method and an apparatus for determining the irradiation field strength in one Aircraft according to the preamble of claim 1 or claim 3.
Die Verkabelung in Fahrzeugen und insbesondere in Flugzeugen wird in der Regel zwischen der Außenhaut des Fahrzeugs und einer Innenverkleidung des Fahrzeugs verlegt. Unter Verkabelung werden hier alle elektrisch leitfähigen Kabel zur Übertragung von elektrischen Signalen und zur Stromversorgung verstanden. Die Außenhaut von Flugzeugen besteht im allgemeinen aus Metall und stellt damit eine gute elektrische Abschirmung nach außen dar, so dass die Verkabelung nur geringfügig durch elektrische Einstrahlung von außen beeinträchtigt wird.The Wiring in vehicles and in particular in aircraft is in usually between the outer skin of the vehicle and an interior trim of the vehicle. Under cabling here are all electrically conductive cable for transmission understood by electrical signals and for power. The shell of aircraft is generally made of metal and thus provides a good electrical shielding to the outside, so the wiring only slightly is affected by electrical radiation from the outside.
Um die Flugzeugverkabelung vor Beeinflussung durch elektromagnetische Einstrahlung von innen zu schützen, beispielsweise elektromagnetische Felder, die von Mobiltelefonen der Passagiere abgestrahlt werden, sind viele der Kabel im Flugzeug geschirmt, d.h. einzelne Leitungen oder auch ganze Leitungsbündel sind mit metallischen Schirmgeflechten umhüllt. Zusätzlich werden die Leitungen häufig außerdem verdrillt.Around the aircraft wiring from being influenced by electromagnetic To protect the radiation from the inside, For example, electromagnetic fields generated by mobile phones Of the passengers are emitted, many of the cables are in the plane shielded, i. individual lines or even entire trunk group are wrapped with metallic braided shields. In addition, the lines often twisted as well.
Die Abschirmung der Leitungen trägt jedoch erheblich zu dem Gewicht des Flugzeugs bei. Würde man die Abschirmung fortlassen, ließe sich eine Gewichtseinsparung von bis zu ca. 150 kg erreichen. Beim oben beschriebenen Stand der Technik ginge dadurch allerdings der Schutz gegen Einstrahlung verloren, und elektromagnetische Einstrahlungen könnten die Funktion des elektronischen Systems des Flugzeugs, d.h. die Funktion der einzelnen elektronischen Komponenten und des Übertragungsnetzes unmittelbar beeinträchtigen.The Shielding of the cables carries however, significantly add to the weight of the aircraft. Would you let go of the shielding a weight saving of up to approx. 150 kg can be achieved. At the However, the prior art described above would go by the Protection against radiation lost, and electromagnetic radiation could be the Function of the electronic system of the aircraft, i. the function the individual electronic components and the transmission network directly affect.
Aus
Aus
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung zu schaffen und ein Verfahren anzugeben, womit die Einstrahlungsfeldstärke in einem Flugzeug einfach und zuverlässig überprüft werden kann und damit die elektromagnetische Störanfälligkeit des elektrischen Systems in dem Flugzeug verringert werden kann.task The present invention is to provide a device and to provide a method with which the irradiation field strength in an aircraft can be checked easily and reliably and thus the electromagnetic susceptibility of the electrical system can be reduced in the aircraft.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch das Verfahren nach Anspruch 1 und das elektrische Übertragungssystem nach Anspruch 3. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.These The object is achieved by the method of claim 1 and the electrical transmission system according to claim 3. Preferred embodiments The invention are the subject of the dependent claims.
Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, eine Leckleitung als Strahler zwischen der Außenhaut und der Innenverkleidung anzuordnen und ihr Sende- und Empfangsverhalten zu untersuchen. Vorzugsweise wird die Leckleitung in der Nähe von kritischen Punkten und im wesentlichen parallel zu vorhandenen Leitungen in das Flugzeug eingebaut, um das Sende- und Empfangsverhalten der vorhandenen Leitungen zu simulieren. Um das Sendeverhalten der vorhandenen Leitungen zu untersuchen, wird ein Signal von einem Testsender in die Leckleitung eingekoppelt. Das von der Leckleitung abgestrahlte Signal wird mit einem mobilen Empfänger innerhalb des Flugzeugs empfangen. Um das Empfangsverhalten der vorhandenen Leitungen zu untersuchen, wird von einem Testsender innerhalb oder außerhalb des Flugzeugs ein Testsignal ausgestrahlt und die Signalstärke des in der Leckleitung empfangenen Testsignals gemessen. Damit wird ein Messsystem geschaffen, das Aussagen über die Störanfälligkeit des elektrischen Systems in dem Flugzeug mit einer hohen Genauigkeit und Reproduzierbarkeit ermöglicht und das sehr stabile elektrische Eigenschaften aufweist.Of the Invention is based on the idea, a leakage line as a radiator between the outer skin and the interior trim and their transmission and reception behavior to investigate. Preferably, the leakage line becomes near critical Points and substantially parallel to existing lines in the aircraft installed to the transmission and reception behavior of the existing To simulate lines. To the transmission behavior of the existing lines To investigate, a signal from a test transmitter is coupled into the leakage line. The signal emitted by the leakage line is transmitted by a mobile receiver received within the aircraft. To the reception behavior of Existing lines will be examined by a test transmitter inside or outside of Aircraft emitted a test signal and the signal strength of the Measured in the leakage line received test signal. This will be created a measuring system that provides information about the susceptibility of the electrical system in the aircraft with high accuracy and reproducibility allows and which has very stable electrical properties.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Bestimmen der Einstrahlungsfeldstärke in einem Flugzeug und der Beeinflussung eines elektrischen Systems in dem Flugzeug mit elektrischen Kabeln zwischen einer Außenhaut und einer Innenverkleidung des Flugzeugrumpfes zum Übertragen von Signalen innerhalb des Flugzeugs umfasst die Schritte:
- • entweder Einkoppeln eines vorgegebenen Sendesignals in wenigstens eine Leckleitung zwischen der Außenhaut und der Innenverkleidung des Flugzeugrumpfes und Empfangen des von der Leckleitung abgestrahlten Empfangssignals mit einem Empfänger,
- • oder Senden eines vorgegebenen Sendesignals durch einen Sender und Auskoppeln des Empfangssignals aus der Leckleitung und
- Either coupling a predetermined transmission signal into at least one leakage line between the outer skin and the inner lining of the aircraft fuselage and receiving the reception signal emitted by the leakage line with a receiver;
- • or sending a predetermined transmission signal by a transmitter and decoupling the received signal from the leakage line and
Vorzugsweise werden bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zusätzlich die Amplituden von Messwerten mit und ohne Innenverkleidung verglichen. Dies kann durch Bilden der Differenz oder des Quotienten der jeweiligen Messwerte geschehen.Preferably be in the inventive method additionally compared the amplitudes of measured values with and without inner lining. This can be done by taking the difference or quotient of the respective one Measured values happen.
Dementsprechend ist das erfindungsgemäße elektrische Übertragungssystem in einem Flugzeug mit elektrischen Kabeln zwischen einer Außenhaut und einer Innenverkleidung des Flugzeugrumpfes zum elektrischen Übertragen von Signalen innerhalb des Flugzeugs mit einer Vorrichtung zum Bestimmen der Einstrahlungsfeldstärke in einem Flugzeug gekenn zeichnet durch wenigstens eine Leckleitung zwischen der Außenhaut und der Innenverkleidung des Flugzeugrumpfes, wenigstens einen Sender zum Senden eines vorgegebenen Sendesignals und wenigstens einen Empfänger zum Empfangen eines abgestrahlten Empfangssignals, wobei
- • entweder der Sender mit der Leckleitung verbunden ist zum Einkoppeln des vorgegebenen Sendesignals in die Leckleitung und Empfangen des von der Leckleitung abgestrahlten Empfangssignals mit dem Empfänger,
- • oder der Empfänger mit der Leckleitung verbunden ist zum Auskoppeln des Empfangssignals von der Leckleitung und
- Either the transmitter is connected to the leakage line for coupling the predetermined transmission signal into the leakage line and receiving the reception signal emitted by the leakage line with the receiver,
- • or the receiver is connected to the leakage line for decoupling the received signal from the leakage line and
Vorzugsweise
weist das erfindungsgemäße elektrische
System eine oder – soweit
möglich – mehrere
der folgenden Merkmale auf:
der Vergleicher ist ein Vierpolanalysator;
der
Empfänger
umfasst eine Leckleitung als Antenne, die insbesondere eine Koaxialleitung
ist, oder
der Empfänger
umfasst eine Mobilantenne, deren geometrisches Ausmaß klein
ist im Vergleich zu der Längsausdehnung
der Leckleitung. Insbesondere handelt es sich bei der Antenne in
dieser Ausführungsform
der Erfindung um eine Breitband-Monopolantenne mit einer Ausdehnung
von ca. 25 cm × 25 cm
für den
Frequenzbereich zwischen einigen MHz und einigen GHz.The electrical system according to the invention preferably has one or, as far as possible, several of the following features:
the comparator is a quadrupole analyzer;
the receiver comprises a leakage line as an antenna, which is in particular a coaxial line, or
the receiver comprises a mobile antenna whose geometrical extent is small compared to the longitudinal extent of the leakage line. In particular, the antenna in this embodiment of the invention is a broadband monopole antenna having an extension of approximately 25 cm × 25 cm for the frequency range between a few MHz and a few GHz.
Ein Vorteil der Erfindung besteht darin, dass die hauptsächlichen Schwierigkeiten bei der Anordnung geeigneter Antennen in dem Flugzeug zur Kontrolle der elektromagnetischen Schirmwirkung von Wandverkleidungen im eingebauten Zustand überwunden werden. Die Paneele, aus denen sich die Innenverkleidung zusammensetzt, werden besser und effektiver genutzt. Jede Art von Wartung, bei der die Innenverkleidung an-, ab- oder umgebaut werden muss, wird vereinfacht und damit kostengünstiger.One Advantage of the invention is that the main Difficulties in arranging suitable antennas in the aircraft to control the electromagnetic shielding effect of wall coverings overcome in the installed state become. The panels that make up the interior lining, are used better and more effectively. Any kind of maintenance, at which the interior lining has to be attached, removed or rebuilt becomes simplified and thus cheaper.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen, bei der Bezug genommen wird auf die beigefügte Zeichnung.Further Features and advantages of the invention will become apparent from the following DESCRIPTION OF PREFERRED EMBODIMENTS Referring to FIG is attached to the Drawing.
Die Darstellung in den Zeichnungen ist nicht maßstäblich. Gleiche oder gleich wirkende Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen.The Representation in the drawings is not to scale. Same or same acting elements are provided with the same reference numerals.
In
Je
nach Art des Flugzeugs ist der Boden der Kabine bzw. des Laderaums
durch eine Bodenträgerstruktur
In
dem Zwischenraum zwischen der Außenhaut
Wenn
elektromagnetische Wellen in das Innere des Flugzeugs eindringen,
kann es zu Störungen
der Signale auf den Übertragungskabeln
Wenn
die Abschirmung der einzelnen Kabel
Die Leckleitung wird vorzugsweise dauerhaft installiert – wie ein normales Übertragungskabel – und steht damit z.B. nach Wartungsarbeiten an der Wandverkleidung jederzeit für Messungen zur Verfügung.The Leakage is preferably permanently installed - like a normal transmission cable - and stands with e.g. after maintenance work on the wall cladding at any time for measurements to disposal.
Das
Messverfahren wird im folgenden anhand von
In
Die
Innenraumverkleidung
Die Öffnungen
und Fenster
Im Rahmen der Qualitätssicherung beim Bau des Flugzeuges wie auch später bei der Flugzeugwartung muss überprüft werden, dass die erforderliche Schutzwirkung der Abschirmung erreicht wird und immer eingehalten wird, auch nach einer eventuellen späteren Bearbeitung der beschichteten Paneele. Dazu müsste der elektrische Widerstand am Übergang zwischen jeweils zwei benachbarten Paneelen gemessen werden. Dies ist aber in der Praxis selbst dann nicht möglich, wenn statt einer durchgehenden Beschichtung einzelne Kontaktelemente zwischen den Paneelen eingesetzt werden, da die Anzahl der Kontaktelemente viel zu groß ist. Man kann aber diese Prüfung so durchführen, dass man die Abschwächung einer elektromagnetischen Welle misst, die durch die Innenverkleidung hindurch geschickt wird. Dafür benötigt man eine geeignete Antennenanordnung die es erlaubt, elektromagnetische Wellen in reproduzierbarer Weise durch die fertige Innenverkleidung zu schicken und die dabei auftretende Abschwächung zu bestimmen.in the Quality assurance framework during the construction of the aircraft as well as later in the aircraft maintenance has to be checked, that the required protective effect of the shield is achieved and is always adhered to, even after a possible later processing the coated panels. This would require the electrical resistance at the transition be measured between each two adjacent panels. This But in practice it is not possible even if instead of a continuous one Coating individual contact elements inserted between the panels because the number of contact elements is much too large. you but can this exam so perform that one the easing an electromagnetic wave that passes through the inner lining is sent through. Therefore needed you have a suitable antenna arrangement that allows electromagnetic Waves in a reproducible way through the finished interior lining to send and determine the weakening that occurs.
Dies
wird erfindungsgemäß dadurch
erreicht, dass die Dämpfung
elektromagnetischer Wellen durch alle beschichteten Paneele in einem
einzigen Messschritt erfasst wird. Dazu wird die Wandverkleidung
zwischen eine sendende und eine empfangende Antenne gebracht, und
die Dämpfung
wird mit einem geeigneten Messgerät, wie z.B. einem Vierpolanalysator, gemessen.
Die Differenz der Messwerte mit und ohne Wandverkleidung ergibt
die gesuchte Schirmwirkung der Wandverkleidung
Die
sendende oder empfangende Antenne ist erfindungsgemäß eine permanent
eingebaute Leckleitung
Anstatt
einer gleichmäßigen Verteilung
des elektromagnetischen Feldes kann der Verlauf der Leckleitung
jedoch auch entsprechend den Anforderungen an den tatsächlich erfassbaren
Bereich angepasst werden. Bei Bedarf lassen sich auch mehrere Leckleitungen
In
der dargestellten Ausführungsform
wird die Leckleitung
Darüber hinaus
ist es möglich, über den
einfachen Vergleich von Sendesignal und Empfangssignal die Messwerte
auch mit vorher abgespeicherten Werten ohne Wandverkleidung
Der
Vergleicher
Alternativ
kann die Antenne
Aufgrund
der bisherigen Beschreibung ist dem Fachmann klar, dass der Sender
und der Empfänger
ausgetauscht werden können.
Anstatt dass das Sendesignal in die Leckleitung
Im
Fall der Messung der Abschirmung des Innenraums des Flugzeugs durch
die Wandverkleidung
- 11
- Flugzeugrumpffuselage
- 22
- Außenhautshell
- 33
-
Innenverschalung,
3a Paneele,3b Fensteröffnung in PaneelInner casing,3a panels,3b Window opening in panel - 44
- BodenträgerstrukturGround support structure
- 55
- Dachstrukturroof structure
- 66
- Übertragungskabeltransmission cable
- 77
- Leckleitungleakage line
- 88th
-
Sender,
8a SenderantennenzuleitungTransmitter,8a Transmitter antenna feed - 99
- elektromagnetische Abstrahlungelectromagnetic radiation
- 1010
-
Empfänger,
9a EmpfangsantenneReceiver,9a receiving antenna - 1111
-
Vergleicher,
11a Vergleicherzuleitungcomparator,11a Vergleicherzuleitung
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